JP2004209610A - 放電加工用電極材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】黒鉛材料の放電加工用材料としての長所を有しつつ、黒鉛材料の短所の一つである熱がこもりやすく、アークが発生しやすいといった短所を克服し、超硬合金材料等の難削材料の放電加工が可能となる低コストの放電加工用電極材料を提供する。
【解決手段】Siを10%以上含んだAl合金が、カーボン基材にHIP法又は熔湯鍛造法によって含浸する。
【選択図】 なし
【解決手段】Siを10%以上含んだAl合金が、カーボン基材にHIP法又は熔湯鍛造法によって含浸する。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬合金等の難削材料の放電加工用電極材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、放電加工用電極材料として、Cu、カーボン材料である黒鉛、W−Cu、W−Ag、黒鉛−Cu材料等が用いられている。超硬合金等の高融点の難削材料の放電加工用電極材料には、これらの中でも、W−Cu、W−Ag、黒鉛−Cu材料が使用されている。
【0003】
各材料は、それぞれ放電加工用材料としての特徴を有している。各材料のそれぞれの代表的な特徴は次のとおりである。Cuは融点が低いため、高融点の超硬合金材料の放電加工用材料としては適していない。黒鉛材料は、電極材料の機械加工性に優れ、放電加工時の荒加工での加工速度が速いという長所を有する一方で、熱がこもり、アークが発生しやすく放電加工時の仕上げ加工には不向きであるという短所を有している。W−Cu、W−Ag材料は、それ自身の融点が高く、高融点で難削材料である超硬合金材料等の放電加工を行うことができる一方、電極材料の機械加工性があまり良くなく、材料費が高いといった問題を有している。黒鉛−Cu材料は、W−Cu,W−Ag材料に比べて機械加工性に優れるが、仕上げ用放電加工にはあまり適していないという問題を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、黒鉛材料の放電加工用材料としての長所を有しつつ、黒鉛材料の短所の一つである熱がこもりやすく、アークが発生しやすいといった短所を克服し、超硬合金材料等の難削材料の放電加工が可能となる低コストの放電加工用電極材料を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するための本発明の放電加工用電極材料は、Siを10%以上含んだAl合金を含有するカーボン複合材料製のものである。また、Siを10%以上含んだAl合金が、カーボン基材にHIP法又は熔湯鍛造法によって含浸されているものである。また、前記カーボン基材が、平均粒子直径が7μm以下で、平均細孔半径が0.75μm以下の黒鉛材料であるものである。
【0006】
Siを10%以上含んだAl合金は、Siを10%以上含有したものであれば、特に限定されるものではない。Siを10%以上含むことによって、純Alの場合よりも、融点が下がり、カーボン基材への含浸温度を下げることが可能となる。また、純Alを含浸した場合、Al4C3が形成され、空気中で保存することが不可能となるが、Siを10%以上含むAl合金を使用することによって、カーボンとの反応性が低下するとともに、含浸温度が下げることができるために、含浸時にAl4C3の形成が起こらない。また、Siを10%以上含んだAl合金を含浸された黒鉛は、比抵抗が減少し、また熱伝導率が向上するため、電極自身の発熱量が減少するとともに放熱性が向上するため、On−Timeを長くとることができ、加工速度が向上する。さらに、放電加工時に、Si成分が放電面に分散分在し、放電が加工面全域で安定化し、アークの発生を抑制するとともに、ピーク電流を低下するために機能する。
【0007】
本発明に係る放電加工用電極材料は、このSiを10%以上含んだAl合金が、HIP法(熱間等方加圧法)又は熔湯鍛造法で、カーボン基材中に含浸されたものである。なお、ここでいうカーボン基材とは、非晶質の炭素材から黒鉛結晶が発達した黒鉛材料までの材質のものを指し、微粒子系で均質な組織性状を有しているものであることが好ましい。
【0008】
特に、平均粒子直径が8μm以下、好ましくは5μm以下で、平均細孔半径が0.75μm以下、好ましくは0.2〜0.7μmの黒鉛材料が好ましく、合せて、嵩密度が1.8〜1.9Mg/m3、熱伝導率が70〜100W/(m・K)であることが好ましい。このような黒鉛材料を使用することによって、Siを10%以上含んだAl合金を含浸した時に、基材の全体に均質に分散されるとともに、全体的に緻密な複合組織を呈することになり、超硬合金材料等の難削材料等の放電加工において、荒加工のみならず、仕上げ加工も行うことが可能となる。
【0009】
Siを10%以上含んだAl合金を含浸することによって、カーボン複合材料は、少なくとも嵩密度2.1Mg/m3以上、熱伝導率120W/(m・K)以上とすることが好ましい。これによって、超硬合金材料等の難削材料用の放電加工用の電極材料として好適に使用できる。
【0010】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0011】
(実施例1)
嵩密度1.9Mg/m3、平均細孔半径0.15μm、曲げ強度119MPa、熱伝導率100W/(m・K)、固有抵抗13.4μΩ・mの黒鉛材料に、Siを12%含有するAl合金を600℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度2.16Mg/m3、平均細孔半径0.06μm、曲げ強度169MPa、熱伝導率130W/(m・K)、固有抵抗3.1μΩ・mの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【0012】
(実施例2)
嵩密度1.79Mg/m3、平均細孔半径0.70μm、曲げ強度78MPa、熱伝導率78W/(m・K)、固有抵抗15.2μΩ・mの黒鉛材料に、Siを12%含有するAl合金を600℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度2.20Mg/m3、平均細孔半径0.08μm、曲げ強度148MPa、熱伝導率225W/(m・K)、固有抵抗1.9μΩ・mの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【0013】
(比較例1)
嵩密度1.81Mg/m3、平均細孔半径1.2μm、曲げ強度71MPa、熱伝導率83W/(m・K)、固有抵抗15.1μΩ・mの黒鉛材料に、Siを12%含有するAl合金を600℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度2.14Mg/m3、平均細孔半径0.03μm、曲げ強度143MPa、熱伝導率110W/(m・K)、固有抵抗3.0μΩ・mの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【0014】
実施例1及び実施例2の複合材料を放電加工用電極材料として使用した場合、超硬合金材料を放電加工をした場合であっても、アークの発生がなく、従来の黒鉛−Cu材料と同等以上に放電加工を行うことができた。一方、比較例1の複合材料を放電加工用電極材料として使用し、超硬合金材料を放電加工したところ、アークが発生し、電極材料の加工面が不均一消耗を起こし、超硬合金材料の放電加工を行うことができなかった。これは、基材の平均細孔半径が他の実施例1及び2のものに比べ大きく、そのため、Al合金含浸部分に放電が集中したためであると思われる。
【0015】
【発明の効果】
本発明の放電加工用電極材料は以上のように、Siを10%以上含んだAl合金を含有するカーボン複合材料で形成されており、Siを10%以上含むAl合金を含むことで、熱伝導率が高まるとともに、放電加工時に安定した放電が得られことから、超硬合金材料等の難削材料の放電加工用電極材料としても使用が可能となる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬合金等の難削材料の放電加工用電極材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、放電加工用電極材料として、Cu、カーボン材料である黒鉛、W−Cu、W−Ag、黒鉛−Cu材料等が用いられている。超硬合金等の高融点の難削材料の放電加工用電極材料には、これらの中でも、W−Cu、W−Ag、黒鉛−Cu材料が使用されている。
【0003】
各材料は、それぞれ放電加工用材料としての特徴を有している。各材料のそれぞれの代表的な特徴は次のとおりである。Cuは融点が低いため、高融点の超硬合金材料の放電加工用材料としては適していない。黒鉛材料は、電極材料の機械加工性に優れ、放電加工時の荒加工での加工速度が速いという長所を有する一方で、熱がこもり、アークが発生しやすく放電加工時の仕上げ加工には不向きであるという短所を有している。W−Cu、W−Ag材料は、それ自身の融点が高く、高融点で難削材料である超硬合金材料等の放電加工を行うことができる一方、電極材料の機械加工性があまり良くなく、材料費が高いといった問題を有している。黒鉛−Cu材料は、W−Cu,W−Ag材料に比べて機械加工性に優れるが、仕上げ用放電加工にはあまり適していないという問題を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、黒鉛材料の放電加工用材料としての長所を有しつつ、黒鉛材料の短所の一つである熱がこもりやすく、アークが発生しやすいといった短所を克服し、超硬合金材料等の難削材料の放電加工が可能となる低コストの放電加工用電極材料を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するための本発明の放電加工用電極材料は、Siを10%以上含んだAl合金を含有するカーボン複合材料製のものである。また、Siを10%以上含んだAl合金が、カーボン基材にHIP法又は熔湯鍛造法によって含浸されているものである。また、前記カーボン基材が、平均粒子直径が7μm以下で、平均細孔半径が0.75μm以下の黒鉛材料であるものである。
【0006】
Siを10%以上含んだAl合金は、Siを10%以上含有したものであれば、特に限定されるものではない。Siを10%以上含むことによって、純Alの場合よりも、融点が下がり、カーボン基材への含浸温度を下げることが可能となる。また、純Alを含浸した場合、Al4C3が形成され、空気中で保存することが不可能となるが、Siを10%以上含むAl合金を使用することによって、カーボンとの反応性が低下するとともに、含浸温度が下げることができるために、含浸時にAl4C3の形成が起こらない。また、Siを10%以上含んだAl合金を含浸された黒鉛は、比抵抗が減少し、また熱伝導率が向上するため、電極自身の発熱量が減少するとともに放熱性が向上するため、On−Timeを長くとることができ、加工速度が向上する。さらに、放電加工時に、Si成分が放電面に分散分在し、放電が加工面全域で安定化し、アークの発生を抑制するとともに、ピーク電流を低下するために機能する。
【0007】
本発明に係る放電加工用電極材料は、このSiを10%以上含んだAl合金が、HIP法(熱間等方加圧法)又は熔湯鍛造法で、カーボン基材中に含浸されたものである。なお、ここでいうカーボン基材とは、非晶質の炭素材から黒鉛結晶が発達した黒鉛材料までの材質のものを指し、微粒子系で均質な組織性状を有しているものであることが好ましい。
【0008】
特に、平均粒子直径が8μm以下、好ましくは5μm以下で、平均細孔半径が0.75μm以下、好ましくは0.2〜0.7μmの黒鉛材料が好ましく、合せて、嵩密度が1.8〜1.9Mg/m3、熱伝導率が70〜100W/(m・K)であることが好ましい。このような黒鉛材料を使用することによって、Siを10%以上含んだAl合金を含浸した時に、基材の全体に均質に分散されるとともに、全体的に緻密な複合組織を呈することになり、超硬合金材料等の難削材料等の放電加工において、荒加工のみならず、仕上げ加工も行うことが可能となる。
【0009】
Siを10%以上含んだAl合金を含浸することによって、カーボン複合材料は、少なくとも嵩密度2.1Mg/m3以上、熱伝導率120W/(m・K)以上とすることが好ましい。これによって、超硬合金材料等の難削材料用の放電加工用の電極材料として好適に使用できる。
【0010】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0011】
(実施例1)
嵩密度1.9Mg/m3、平均細孔半径0.15μm、曲げ強度119MPa、熱伝導率100W/(m・K)、固有抵抗13.4μΩ・mの黒鉛材料に、Siを12%含有するAl合金を600℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度2.16Mg/m3、平均細孔半径0.06μm、曲げ強度169MPa、熱伝導率130W/(m・K)、固有抵抗3.1μΩ・mの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【0012】
(実施例2)
嵩密度1.79Mg/m3、平均細孔半径0.70μm、曲げ強度78MPa、熱伝導率78W/(m・K)、固有抵抗15.2μΩ・mの黒鉛材料に、Siを12%含有するAl合金を600℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度2.20Mg/m3、平均細孔半径0.08μm、曲げ強度148MPa、熱伝導率225W/(m・K)、固有抵抗1.9μΩ・mの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【0013】
(比較例1)
嵩密度1.81Mg/m3、平均細孔半径1.2μm、曲げ強度71MPa、熱伝導率83W/(m・K)、固有抵抗15.1μΩ・mの黒鉛材料に、Siを12%含有するAl合金を600℃で、熔湯鍛造法により含浸し、嵩密度2.14Mg/m3、平均細孔半径0.03μm、曲げ強度143MPa、熱伝導率110W/(m・K)、固有抵抗3.0μΩ・mの複合材料を得た。この材料を、使用して超硬合金材料の放電加工を行った。
【0014】
実施例1及び実施例2の複合材料を放電加工用電極材料として使用した場合、超硬合金材料を放電加工をした場合であっても、アークの発生がなく、従来の黒鉛−Cu材料と同等以上に放電加工を行うことができた。一方、比較例1の複合材料を放電加工用電極材料として使用し、超硬合金材料を放電加工したところ、アークが発生し、電極材料の加工面が不均一消耗を起こし、超硬合金材料の放電加工を行うことができなかった。これは、基材の平均細孔半径が他の実施例1及び2のものに比べ大きく、そのため、Al合金含浸部分に放電が集中したためであると思われる。
【0015】
【発明の効果】
本発明の放電加工用電極材料は以上のように、Siを10%以上含んだAl合金を含有するカーボン複合材料で形成されており、Siを10%以上含むAl合金を含むことで、熱伝導率が高まるとともに、放電加工時に安定した放電が得られことから、超硬合金材料等の難削材料の放電加工用電極材料としても使用が可能となる。
Claims (3)
- Siを10%以上含んだAl合金を含有するカーボン複合材料製の放電加工用電極材料。
- 前記Siを10%以上含んだAl合金が、カーボン基材にHIP法又は熔湯鍛造法によって含浸されている請求項1に記載の放電加工用電極材料。
- 前記カーボン基材が、平均粒子直径が8μm以下で、平均細孔半径が0.75μm以下の黒鉛材料である請求項2に記載の放電加工用電極材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000856A JP2004209610A (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 放電加工用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000856A JP2004209610A (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 放電加工用電極材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004209610A true JP2004209610A (ja) | 2004-07-29 |
Family
ID=32819027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003000856A Pending JP2004209610A (ja) | 2003-01-07 | 2003-01-07 | 放電加工用電極材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004209610A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007273207A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Japan Siper Quarts Corp | アーク放電装置とその石英ガラスルツボ製造装置および用途 |
DE102009048006B3 (de) * | 2009-10-02 | 2011-03-17 | Sgl Carbon Se | Graphitkörper imprägniert mit einer Leichtmetall-Legierung, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung |
US8172942B2 (en) | 2008-10-17 | 2012-05-08 | Japan Super Quartz Corporation | Arc discharge apparatus, apparatus and method for manufacturing vitreous silica glass crucible, and method for pulling up silicon single crystal |
WO2015159709A1 (ja) * | 2014-04-15 | 2015-10-22 | 東洋炭素株式会社 | 黒鉛-銅複合電極材料及びその材料を用いた放電加工用電極 |
-
2003
- 2003-01-07 JP JP2003000856A patent/JP2004209610A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007273207A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Japan Siper Quarts Corp | アーク放電装置とその石英ガラスルツボ製造装置および用途 |
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DE102009048006B3 (de) * | 2009-10-02 | 2011-03-17 | Sgl Carbon Se | Graphitkörper imprägniert mit einer Leichtmetall-Legierung, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung |
WO2011039380A1 (de) | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Sgl Carbon Se | Graphitkörper imprägniert mit einer leichtmetall-legierung |
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JP2015212005A (ja) * | 2014-04-15 | 2015-11-26 | 東洋炭素株式会社 | 黒鉛−銅複合電極材料及びその材料を用いた放電加工用電極 |
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KR20160143828A (ko) | 2014-04-15 | 2016-12-14 | 토요 탄소 가부시키가이샤 | 흑연-구리 복합 전극 재료 및 그 재료를 이용한 방전 가공용 전극 |
CN106163985B (zh) * | 2014-04-15 | 2019-05-28 | 东洋炭素株式会社 | 石墨-铜复合电极材料和使用该材料的放电加工用电极 |
US10357838B2 (en) | 2014-04-15 | 2019-07-23 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Graphite-copper composite electrode material and electrical discharge machining electrode using the material |
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